Počas nasledujúcich 50 rokov ľudstvo spotrebuje viac energie, ako sa spotrebovalo v celej predchádzajúcej histórii. Skoršie prognózy o tempe rastu spotreby energie sa nenaplnili: rastie oveľa rýchlejšie. Očakáva sa, že do roku 2030 vzrastie o 33 % v porovnaní s rokom 2016 a bude predstavovať 32,9 bilióna kWh. Najväčší rast zaznamená Ázia, kde sa spotreba elektriny zvýši 1,5-krát (z 10,8 na 16,4 bilióna kWh).
Prognózy o vývoji nových energetických technológií sa tiež nenaplnili. Nové zdroje energie začnú fungovať v priemyselnom meradle a za konkurencieschopné ceny najskôr v roku 2030. Problém nedostatku fosílnych zdrojov energie je čoraz naliehavejší. Veľmi obmedzené sú aj možnosti výstavby nových vodných elektrární.
Netreba zabúdať ani na boj proti „skleníkového efektu“, ktorý obmedzuje spaľovanie ropy, plynu a uhlia v tepelných elektrárňach (TPP). Svetová úroveň emitovaného oxidu uhličitého je asi 32 miliárd ton ročne a stále rastie. Predpokladá sa, že do roku 2030 presiahne množstvo emitovaného oxidu uhličitého 34 miliárd ton ročne.
Riešením problému môže byť aktívny rozvoj jadrovej energetiky, jedného z najmladších a najrýchlejšie rastúcich odvetví globálnej ekonomiky. Čoraz viac krajín dnes prichádza k potrebe začať vývoj mierového atómu.
Inštalovaný výkon svetovej jadrovej energetiky je 390 gigawattov. Ak by všetku túto energiu vyrábali zdroje uhlia a plynu, do atmosféry by sa ročne uvoľnili ďalšie 2 miliardy ton oxidu uhličitého. Podľa odhadov Medzivládneho panelu pre zmenu klímy všetky boreálne lesy (lesy tajgy nachádzajúce sa na severnej pologuli) ročne absorbujú asi 1 miliardu ton CO2 a všetky lesy planéty - 2,5 miliardy ton oxidu uhličitého. To znamená, že ak vezmeme za kritérium vplyv na úroveň CO2 v atmosfére, jadrová energia je úmerná „ekologickej kapacite“ všetkých lesov planéty.
Aké sú výhody jadrovej energie?
Obrovská energetická náročnosť
1 kilogram uránu obohateného až na 4 % použitého v jadrovom palive pri úplnom spálení uvoľňuje energiu zodpovedajúcu spáleniu asi 100 ton vysokokvalitného čierne uhlie alebo 60 ton ropy.
Opätovné použitie
Štiepny materiál (urán-235) v jadrovom palive úplne nevyhorí a po regenerácii sa dá znova použiť (na rozdiel od popola a trosky z fosílnych palív). V budúcnosti je možný úplný prechod na uzavretý palivový cyklus, čo znamená takmer úplnú absenciu odpadu.
Zníženie „skleníkového efektu“
Intenzívny rozvoj jadrovej energetiky možno považovať za jeden z prostriedkov boja proti globálnemu otepľovaniu. Napríklad jadrové elektrárne v Európe sa ročne vyhnú emisiám 700 miliónov ton CO2. Prevádzkované jadrové elektrárne v Rusku ročne zabránia úniku asi 210 miliónov ton oxidu uhličitého do atmosféry. Rusko je podľa tohto ukazovateľa na štvrtom mieste na svete.
Ekonomický vývoj
Výstavba JE zabezpečuje ekonomický rast, vznik nových pracovných miest: 1 pracovisko pri výstavbe jadrových elektrární vytvára viac ako 10 pracovných miest v súvisiacich odvetviach. Rozvoj jadrovej energetiky prispieva k rastu vedeckého výskumu a exportu high-tech produktov.
Článok bol napísaný na základe materiálov MAAE a Svetovej jadrovej asociácie
Niektoré fakty:
Prvé priemyselné jadrové elektrárne boli uvedené do prevádzky v 50. rokoch minulého storočia.
Dnes je v 31 krajinách sveta viac ako 430 priemyselných jadrových reaktorov, ktoré majú celkovú kapacitu 370 000 MW. Okolo 70 jadrové reaktory sú vo výstavbe.
Poskytujú viac ako 11 % svetovej elektriny bez emisií oxidu uhličitého.
V 56 krajinách pôsobí celkovo asi 240 výskumných reaktorov a ďalších 180 jadrových reaktorov, asi 150 lodí a ponoriek.
Z histórie
Jadrová technológia využíva energiu uvoľnenú štiepením atómov určitých prvkov. Táto technológia bola prvýkrát vyvinutá v 40. rokoch 20. storočia počas druhej svetovej vojny, výskum bol zameraný na výrobu bômb, pričom na štiepenie sa využívali izotopy uránu alebo plutónia.
V 50. rokoch sa pozornosť sústredila na mierové účely jadrového štiepenia, najmä na výrobu elektriny. Mnohé krajiny postavili výskumné reaktory, aby poskytli zdroj pre výskum a výrobu medicínskych a priemyselných izotopov.Dnes je známe, že iba osem krajín na svete vlastní jadrové zbrane.
Stav jadrovej energetiky vo svete
Približne 240 výskumných reaktorov funguje v 56 rozvojových krajinách. Vo výstavbe je asi 70 nových jadrových reaktorov, čo zodpovedá 20 % existujúcej kapacity, a ďalších 160 reaktorov je plánovaných, čo zodpovedá polovici súčasnej kapacity.
Šestnásť krajín získava štvrtinu svojej elektriny z jadrovej energie.Francúzsko dostáva približne tri štvrtiny svojej jadrovej elektriny.Zatiaľ čo v Belgicku, Českej republike, Maďarsku, na Slovensku, vo Švédsku, Švajčiarsku, Slovinsku a na Ukrajine dostávajú jednu tretinu alebo viac.
Južná Kórea, Bulharsko a Fínsko dostávajú približne 30 % jadrovej energie.V USA, Spojenom kráľovstve, Španielsku a Rusku je takmer pätina energie jadrová.
Najmenej závisí od jadrovej energie Taliansko a Dánsko, kde podiel jadrovej energie predstavuje 10 %.
Okrem toho, že jadrová energia je lacnejšia ako fosílne palivá, má aj ďalšie výhody. Jadrové elektrárne dokážu rýchlo reagovať na zmeny v spotrebe elektriny a nie sú priamo závislé od dodávok paliva. Okrem toho jadrové elektrárne nevypúšťajú CO 2 , a preto neprispievajú ku globálnemu otepľovaniu. Vďaka uvedeným výhodám podiel jadrovej energie každým rokom rastie.
Existujúce elektrárne sa každoročne modernizujú tak, aby vyrábali viac elektriny. A zavedenie reaktorov 4. generácie nielenže zvýši energetickú účinnosť, ale aj zníži množstvo rádioaktívneho odpadu.
Od roku 1990 do roku 2010 vzrástla kapacita jadrových elektrární na celom svete o 57 GW, teda približne o 17 %. Približne 36 % sa získalo výstavbou nových jadrových elektrární, 57 % rozšírením existujúcich elektrární, 7 % modernizáciou.
Ako sa vyvíja jadrová energetika vo svete?
Čína
Čínska vláda plánuje do roku 2020 zvýšiť kapacitu jadrovej výroby z 30 GW na 58 GW.
V rokoch 2002 až 2013 Čína dokončila výstavbu a prevádzku 17 nových jadrových reaktorov,vo výstavbe je približne 30 nových reaktorov.
Medzi nimi sú štyri najmodernejšie vysokoteplotné plynom chladené reaktory Westinghouse AP1000.
India
India plánuje mať do roku 2020 v rámci svojej národnej energetickej politiky 14,5 GW jadrovej energie. Vo výstavbe je sedem reaktorov
Rusko
Rusko plánuje do roku 2020 zvýšiť svoju jadrovú kapacitu na 30,5 GW pomocou svojich svetových ľahkovodných reaktorov. Rusko sa aktívne podieľa na výstavbe a financovaní nových jadrových elektrární v mnohých krajinách.
Európe
Viacero východoeurópskych krajín má v súčasnosti programy na výstavbu nových jadrových elektrární (Bulharsko, Česká republika, Maďarsko, Rumunsko, Slovensko, Slovinsko a Turecko).
Vláda Spojeného kráľovstva v polovici roku 2006 schválila nahradenie starnúcej flotily jadrových reaktorov v krajine.
Švédsko upustilo od svojich plánov na skoré vyradenie reaktorov z prevádzky a teraz aktívne investuje do ich modernizácie. Maďarsko, Slovensko a Španielsko neplánujú stavať nové jadrové elektrárne, ale len modernizovať staré. Nemecko súhlasilo s predĺžením životnosti svojich jadrových elektrární, čím zvrátilo predchádzajúce zámery ich odstaviť.
Poľsko rozvíja jadrový program a plánuje získať 6 000 MW energie. Bielorusko začalo s výstavbou svojho prvého reaktora.
USA
V USA je vo výstavbe päť reaktorov, z toho štyri nové konštrukcie AP1000.
Južná Amerika
Argentína a Brazília majú jadrové reaktory na výrobu elektriny a reaktory vo výstavbe. Čile má výskumný reaktor a plánuje výstavbu priemyselných reaktorov.
Južná Kórea
Južná Kórea plánuje postaviť jadrové reaktory. Táto krajina je tiež zapojená do intenzívneho výskumu návrhov reaktorov.
Juhovýchodná Ázia
Vietnam má v úmysle postaviť svoj prvý jadrový reaktor v spolupráci s Ruskom. Indonézia a Thajsko plánujú programy jadrovej energie.
Južná Azia
Bangladéš schválený ruský návrh o stavbe na svojom území prvého jadrová elektráreň. Pakistan stavia s čínskou pomocou tri malé reaktory a pripravuje výstavbu dvoch veľkých pri Karáčí.
stredná Ázia
Kazachstan s množstvom uránu úzko spolupracuje s Ruskom pri plánovaní rozvoja výstavby nových reaktorov pre vlastnú spotrebu a export.
Blízky východ
United Spojené Arabské Emiráty postaviť prvé dva zo štyroch reaktorov s výkonom 1450 MW. Výška investície je približne 20 miliárd dolárov.
Prvý reaktor v Iráne je v prevádzke, ďalšia výstavba sa neplánuje.
Saudská Arábia, Jordánsko a Egypt tiež smerujú k jadrovej energii.
Afriky
Nigéria požiadala Medzinárodnú agentúru pre atómovú energiu o podporu pri vypracovaní plánov na výstavbu dvoch jadrových reaktorov s výkonom 1000 MW.
Nové krajiny
V septembri 2012 očakáva Medzinárodná agentúra pre atómovú energiu (MAAE) v blízkej budúcnosti spustenie jadrových programov v 7 krajinách. Najpravdepodobnejší kandidáti: Litva, Spojené arabské emiráty, Turecko, Bielorusko, Vietnam, Poľsko.
Počas nasledujúcich 50 rokov ľudstvo spotrebuje viac energie, ako sa spotrebovalo v celej predchádzajúcej histórii. Skoršie predpovede o tempe rastu spotreby energie a vývoji nových energetických technológií sa nenaplnili: úroveň spotreby rastie oveľa rýchlejšie a nové zdroje energie začnú fungovať v priemyselnom meradle a za konkurencieschopné ceny najskôr v roku 2030. Problém nedostatku fosílnych zdrojov energie je čoraz naliehavejší. Veľmi obmedzené sú aj možnosti výstavby nových vodných elektrární. Netreba zabúdať ani na boj proti „skleníkového efektu“, ktorý obmedzuje spaľovanie ropy, plynu a uhlia v tepelných elektrárňach (TPP).
Riešením problému môže byť aktívny rozvoj jadrovej energetiky, jedného z najmladších a najrýchlejšie rastúcich odvetví globálnej ekonomiky. Čoraz viac krajín dnes prichádza k potrebe začať vývoj mierového atómu.
Aké sú výhody jadrovej energie?
Obrovská energetická náročnosť
1 kilogram uránu obohateného až na 4 %, použitého v jadrovom palive, pri úplnom spálení uvoľní energiu zodpovedajúcu spáleniu asi 100 ton kvalitného uhlia alebo 60 ton ropy.
Opätovné použitie
Štiepny materiál (urán-235) v jadrovom palive úplne nevyhorí a po regenerácii sa dá znova použiť (na rozdiel od popola a trosky z fosílnych palív). V budúcnosti je možný úplný prechod na uzavretý palivový cyklus, čo znamená úplnú absenciu odpadu.
Zníženie „skleníkového efektu“
Intenzívny rozvoj jadrovej energetiky možno považovať za jeden z prostriedkov boja proti globálnemu otepľovaniu. Každý rok sa jadrové elektrárne v Európe vyhnú emisiám 700 miliónov ton CO2 a v Japonsku - 270 miliónov ton CO2. Prevádzkované ruské jadrové elektrárne ročne zabránia úniku 210 miliónov ton oxidu uhličitého do atmosféry. Rusko je podľa tohto ukazovateľa na štvrtom mieste na svete.
Ekonomický vývoj
Výstavba jadrovej elektrárne zabezpečuje ekonomický rast, vznik nových pracovných miest: 1 pracovné miesto pri výstavbe jadrovej elektrárne vytvára viac ako 10 pracovných miest v príbuzných odvetviach. Rozvoj jadrovej energetiky prispieva k rastu vedeckého výskumu a intelektuálneho potenciálu krajiny.
Interaktívna aplikácia "Porovnanie zdrojov výroby elektriny"
„Napríklad chcete zvýšiť energetickú kapacitu vašej krajiny. Aký zdroj výroby elektriny zvoliť? Porovnajme uhlie, vodné, veterné a solárna elektráreň, ako aj definovať hlavné výhody jadrovej energie. Spustite aplikáciu a určte si najlepší zdroj energie pre stavbu.
Prehrajte si video s hlavnými funkciami interaktívna aplikácia"Porovnanie zdrojov výroby elektriny":
Ak chcete pracovať s aplikáciou:
1. Stiahnite si aplikáciu z nižšie uvedeného odkazu.
2. Pomocou správcu súborov v počítači nájdite spustiteľný súbor „ros-atom.exe“ a spustite ho.
3. Pre správne zobrazenie obrazu nastavte rozlíšenie obrazovky na 1920 x 1080.
4. Kliknite na tlačidlo "Prehrať!" na spustenie aplikácie.
Dôležité! Aby aplikácia fungovala správne, použite počítač s procesorom i7 operačný systém Windows 7 alebo 10x64, aspoň 8 Gb RAM, aspoň GTX77 grafická karta a 128 Gb SSD.
Jadrová energetika je aktívne sa rozvíjajúce odvetvie. Je zrejmé, že je jej predurčená veľká budúcnosť, keďže zásoby ropy, plynu, uhlia sa postupne míňajú a urán je na Zemi pomerne bežným prvkom. V Ruskej federácii, podobne ako v mnohých krajinách sveta, sa budujú a prevádzkujú jadrové elektrárne na výrobu elektriny a tepla. Jadrové elektrárne sa z hľadiska účelu a technologického princípu činnosti prakticky nelíšia od tradičných tepelných elektrární (TPP), ktoré využívajú ako palivo uhlie, plyn alebo ropu. Ako TES alebo iné priemyselné podniky jadrové elektrárne majú nevyhnutne určitý vplyv na ich prírodné prostredie z dôvodu:
vypúšťanie procesného tepla (tepelné znečistenie);
všeobecný priemyselný odpad;
emisie vznikajúce pri prevádzke plynných a kvapalných rádioaktívnych produktov, ktoré, hoci sú nevýznamné a prísne regulované, sa vyskytujú.
A samozrejme treba pripomenúť, že jadrová energetika je spojená so zvýšeným nebezpečenstvom pre ľudí, čo sa prejavuje najmä mimoriadne nepriaznivými následkami havárií so zničením jadrových reaktorov. V tejto súvislosti je potrebné stanoviť riešenie bezpečnostného problému (najmä prevencia havárií s únikom reaktora, lokalizácia havárie v medziach bioochrany, znižovanie rádioaktívnych emisií a pod.) už pri návrhu reaktora, v štádiu jeho projektovania. Za zváženie stoja aj ďalšie návrhy na zlepšenie bezpečnosti jadrových energetických zariadení, ako napríklad: výstavba jadrových elektrární pod zemou, posielanie jadrového odpadu do vesmíru.
Hlavnou črtou technologického procesu na AÚ je použitie jadrové palivo spočíva v tvorbe značného množstva rádioaktívnych štiepnych produktov, ktoré sú najmä v palivových článkoch aktívnej zóny reaktora. Na spoľahlivú retenciu (lokalizáciu) rádioaktívnych produktov v jadrovom palive a v rámci hraníc štruktúr jadrová elektráreň Projekty jadrových elektrární zabezpečujú množstvo po sebe nasledujúcich fyzických bariér pre šírenie rádioaktívnych látok a ionizujúceho žiarenia v životné prostredie. V tomto smere sú jadrové elektrárne technicky zložitejšie ako tradičné tepelné a vodné elektrárne.
Ale ako ukazuje prax, porušenie bežných prevádzkových režimov a výskyt núdzové situácie s únikom rádioaktívnych látok mimo JE. To predstavuje potenciálne riziko pre personál JE, verejnosť a životné prostredie a vyžaduje si prijatie technických a organizačných opatrení, ktoré znížia pravdepodobnosť takýchto situácií na prijateľné minimum.
Akýkoľvek druh priemyselné činnosti charakterizované rizikom nehôd s vážnymi následkami. Pre každý typ činnosti je špecifické riziko, ako aj opatrenia na jeho zníženie. Áno, v chemický priemysel je riziko úniku toxických látok do životného prostredia, nebezpečenstvo požiarov a výbuchov v chemické závody. Jadrový priemysel nie je výnimkou.
Dlhodobé skúsenosti z prevádzky JE ukazujú, že pri prevádzke v normálnych režimoch majú nevýznamný vplyv na životné prostredie (radiačný vplyv z nich nie je väčší ako 0,1-0,01 pozaďových hodnôt prirodzeného žiarenia). Na rozdiel od elektrární na fosílne palivá jadrové elektrárne nespotrebúvajú kyslík, nevypúšťajú do atmosféry popol, oxid uhličitý a oxid siričitý a oxidy dusíka. Rádioaktívne emisie jadrovej elektrárne do atmosféry vytvárajú na zemi desaťnásobne nižšiu dávku žiarenia ako tepelná elektráreň s rovnakou kapacitou.
Prevádzka JE však nezahŕňa pravdepodobnosť vzniku havárií a havárií vrátane ťažkých havárií spojených s poškodením palivových článkov a únikom rádioaktívnych látok z nich. Ťažké nehody sú veľmi zriedkavé, ale rozsah ich následkov je veľmi veľký. Hlavným cieľom je zaistenie bezpečnosti vo všetkých fázach životný cyklus AÚ má prijať účinné opatrenia zamerané na predchádzanie ťažkým haváriám a ochranu personálu a verejnosti tým, že za každých okolností zabráni úniku rádioaktívnych produktov do životného prostredia.
AC je bezpečné, ak:
jeho radiačný vplyv na personál, verejnosť a životné prostredie počas bežnej prevádzky a pri projektových haváriách nevedie k prekročeniu ustanovených hodnôt;
radiačný vplyv je obmedzený na prijateľné hodnoty pri ťažkých (nadprojektových) haváriách.
Alarm zaznel v pokojnú noc v jadrovej elektrárni v Černobyle 26. apríla 1986 o 1:23 ráno otriasol celým svetom. Stalo sa impozantným varovaním pre ľudstvo, že kolosálna energia obsiahnutá v atóme, bez riadnej kontroly nad ním, môže vyvolať otázku samotnej existencie ľudí na planéte.
Ozvena černobyľskej tragédie znela vo všetkých kútoch planéty, každý, kto aspoň raz premýšľal o tom, čo sa stalo, prešiel testom v Chenobyle.
Mesto bez obyvateľov rýchlo umiera. Pripjať donedávna iskrila zábavou, z okien dokorán sa valila hudba na privítanie jari, po uliciach sa preháňali autá, v parkoch a na námestiach sa šantili deti. Dnes vás mesto víta výkladmi obchodov pokrytými preglejkovými štítmi, sieťou z postelí, ktoré spadli z nákladného auta, a tichom.
Svet neignoroval tragédiu v Černobyle. Na pomoci jej obetiam sa podieľalo mnoho krajín. Tisíce detí poslali do špeciálnych rehabilitačných centier.
V poslednej dobe pokrok vo vede, úspechy v iných oblastiach kultúry umožnili ľuďom uniknúť do vesmíru a poskytli im predtým neznáme zdroje energie.
Černobyľská katastrofa dala svetu jasne najavo, že jadrová energia mimo kontroly nepozná štátne hranice. Problémy zabezpečenia jeho bezpečného používania a spoľahlivej kontroly nad ním by sa mali stať záujmom celého ľudstva.
Dnes sa do černobyľskej zóny vracajú tí, ktorí ju pred mnohými rokmi opustili a utekali pred následkami havárie. Vracajú sa tam tí, ktorí nemali kam ísť, tí, v ktorých je túžba po domove silnejšia ako strach o život a zdravie.
Všetci sa musíme mať na pozore, aby sa to už nikdy nezopakovalo. Černobyľská tragédia, ktorý rozbúril celý svet, aby nevyronili slzy tisícov nevinných ľudí, ktorí trpeli kvôli neopatrnej jednotke ľudí.
Dvadsiate storočie prešlo v znamení vývoja nového druhu energie obsiahnutej v jadrách atómov a stalo sa storočím jadrovej fyziky. Táto energia je mnohonásobne väčšia ako energia paliva, ktorú ľudstvo využívalo počas svojej histórie.
Už v polovici roku 1939 mali svetoví vedci dôležité teoretické a experimentálne objavy v oblasti jadrovej fyziky, ktoré umožnili v tomto smere uskutočniť rozsiahly výskumný program. Ukázalo sa, že atóm uránu možno rozdeliť na dve časti. Toto uvoľňuje veľké množstvo energie. Okrem toho sa pri procese štiepenia uvoľňujú neutróny, ktoré môžu následne štiepiť ďalšie atómy uránu a spôsobiť reťazovú jadrovú reakciu. Reakcia jadrového štiepenia uránu je veľmi účinná a ďaleko prevyšuje najbúrlivejšie chemické reakcie. Porovnajme atóm uránu a molekulu výbušniny – trinitrotoluénu (TNT). Pri rozpade molekuly TNT sa uvoľní 10 elektrónvoltov energie a pri rozpade jadra uránu 200 miliónov elektrónvoltov, teda 20 miliónov krát viac.
Tieto objavy spôsobili senzáciu vo vedeckom svete: v dejinách ľudstva neexistovala žiadna vedecká udalosť významnejšia vo svojich dôsledkoch ako prienik atómu do sveta a ovládnutie jeho energie. Vedci pochopili, že jeho hlavným účelom je výroba elektriny a využitie v iných mierových oblastiach. Uvedením prvej priemyselnej jadrovej elektrárne na svete s výkonom 5 MW do prevádzky v ZSSR v roku 1954 sa v Obninsku začala éra jadrovej energetiky. Zdrojom výroby elektriny bolo štiepenie jadier uránu.
Skúsenosti z prevádzky prvých JE ukázali reálnosť a spoľahlivosť technológie jadrovej energetiky pre priemyselná produkcia elektriny. Vyspelé priemyselné krajiny začali projektovať a stavať jadrové elektrárne s reaktormi rôznych typov. Do roku 1964 vzrástla celková kapacita jadrových elektrární vo svete na 5 miliónov kW.
Odvtedy sa začal prudký rozvoj jadrovej energetiky, ktorá sa čoraz výraznejším podielom na celkovej výrobe elektriny vo svete stáva sľubnou novou energetickou alternatívou. Boom objednávok na výstavbu jadrových elektrární v USA začal neskôr v r západná Európa, Japonsko, ZSSR. Tempo rastu jadrovej energie dosiahlo približne 30 % ročne. Už v roku 1986 pracovalo v jadrových elektrárňach vo svete 365 energetických blokov s celkovým inštalovaným výkonom 253 miliónov kW. Za takmer 20 rokov sa kapacita jadrových elektrární zvýšila 50-krát. Výstavba jadrových elektrární bola realizovaná v 30 krajinách sveta (obr. 1.1).
V tom čase už boli všeobecne známe štúdie Rímskeho klubu, autoritatívnej komunity svetoznámych vedcov. Závery autorov štúdií sa scvrkli na nevyhnutnosť pomerne blízkeho vyčerpania prírodných zásob organických energetických zdrojov vrátane ropy, ktoré sú kľúčové pre svetovú ekonomiku, a ich prudkého zdražovania v blízkej budúcnosti. S týmto vedomím prišla jadrová energia práve včas. Potenciálne zásoby jadrového paliva (2 8 U, 2 5 U, 2 2 th) riešili z dlhodobého hľadiska zásadný problém zásobovania palivom. rôzne scenáre rozvoj jadrovej energetiky.
Podmienky pre rozvoj jadrovej energetiky boli mimoriadne priaznivé, a ekonomické ukazovatele JE tiež navodzovali optimizmus, JE už mohli úspešne konkurovať JE.
Jadrová energetika umožnila znížiť spotrebu fosílnych palív a drasticky znížiť emisie znečisťujúcich látok do životného prostredia z JE.
Rozvoj jadrovej energetiky sa opieral o etablovaný energetický sektor vojensko-priemyselného komplexu - pomerne dobre vyvinuté priemyselné reaktory a reaktory pre ponorky využívajúce už na tieto účely vytvorený cyklus jadrového paliva (NFC), získané poznatky a značné skúsenosti. Jadrová energia, ktorá mala obrovský štátna podpora, úspešne zapadajú do existujúceho energetického systému, berúc do úvahy pravidlá a požiadavky obsiahnuté v tomto systéme.
Problém energetickej bezpečnosti, ktorý sa prehĺbil v 70. rokoch dvadsiateho storočia. v súvislosti s energetickou krízou spôsobenou prudkým nárastom cien ropy, závislosť jej dodávok od politickej situácie prinútila mnohé krajiny prehodnotiť svoje energetické programy. Rozvoj jadrovej energetiky znižovaním spotreby fosílnych palív znižuje energetickú závislosť krajín, ktoré nemajú alebo majú obmedzené vlastné palivo a energiu.
tických zdrojov z ich dovozu a posilňuje energetickú bezpečnosť týchto krajín.
V procese rýchleho rozvoja jadrovej energetiky sú z dvoch hlavných typov jadrových energetických reaktorov – tepelné a rýchle neutróny – vo svete najrozšírenejšie tepelné neutrónové reaktory.
Navrhnuté rozdielne krajiny typy a konštrukcie reaktorov s rôznymi moderátormi a chladivami sa stali základom národnej jadrovej energetiky. Takže v USA sa hlavnými stali tlakovodné reaktory a varné reaktory, v Kanade - ťažkovodné reaktory na prírodný urán, v bývalom ZSSR - tlakovodné reaktory (VVER) a uránovo-grafitové varné reaktory (RBMK), rástol jednotkový výkon reaktorov . Reaktor RBMK-1000 s elektrickým výkonom 1000 MW bol teda inštalovaný v Leningradskej JE v roku 1973. Kapacita veľkých jadrových elektrární, napríklad JE Záporizhzhya (Ukrajina), dosahovala 6000 MW.
Vzhľadom na to, že bloky JE pracujú na takmer konštantnom výkone, pokrytie
JE "Three Mile Island" (USA)
základná časť denného harmonogramu zaťaženia prepojených energetických systémov, paralelne s jadrovými elektrárňami vo svete boli vybudované vysoko manévrovateľné prečerpávacie elektrárne, aby pokryli variabilnú časť harmonogramu a uzavreli nočnú medzeru v harmonograme zaťaženia.
Vysoká miera rozvoja jadrovej energetiky nezodpovedala úrovni jej bezpečnosti. Na základe skúseností s prevádzkou jadrovoenergetických zariadení, rastúceho vedeckého a technického chápania procesov a možných dôsledkov bolo potrebné revidovať technické požiadavky, čo spôsobilo nárast kapitálových investícií a prevádzkových nákladov.
Vážnu ranu rozvoju jadrovej energetiky zasadila ťažká havária v jadrovej elektrárni Three Mile Island v USA v roku 1979, ako aj v rade ďalších zariadení, ktorá viedla k radikálnej revízii bezpečnostných požiadaviek, sprísnenie existujúcich noriem a revízia programov rozvoja jadrových elektrární na celom svete, spôsobili obrovskú morálnu a materiálne škody jadrová energia. V Spojených štátoch amerických, ktoré boli lídrom v jadrovej energetike, v roku 1979 zanikli zákazky na výstavbu jadrových elektrární a ich výstavba sa znížila aj v iných krajinách.
Najhoršia nehoda v Černobyľská jadrová elektráreň na Ukrajine v roku 1986, kvalifikovaná podľa medzinárodnej stupnice jadrových incidentov ako nehoda najvyššieho siedmeho stupňa a spôsobujúca ekologickú katastrofu na rozsiahlom území, straty na životoch, presídlenie státisícov ľudí, podkopala dôveru sveta komunity v jadrovej energetike.
„Tragédia v Černobyle je varovaním. A nielen v jadrovej energetike,“ povedal akademik V.A. Legasov, člen vládnej komisie, prvý námestník akademika A.P. Aleksandrov, ktorý viedol Inštitút pre atómovú energiu pomenovaný po I.V. Kurčatov.
V mnohých krajinách boli programy rozvoja jadrovej energie pozastavené a v mnohých krajinách sa úplne upustilo od plánov jej rozvoja, ktoré boli načrtnuté skôr.
Napriek tomu jadrové elektrárne pracujúce v 37 krajinách sveta do roku 2000 vyprodukovali 16 % svetovej produkcie elektriny.
Umožnilo to bezprecedentné úsilie vynaložené na zaistenie bezpečnosti prevádzky JE začiatkom XXI V. obnoviť dôveru verejnosti v jadrovú energiu. V jeho vývoji nastáva čas „renesancie“.
Okrem vysokej ekonomická efektívnosť a konkurencieschopnosť, dostupnosť palivových zdrojov, spoľahlivosť, bezpečnosť, jedným z dôležitých faktorov je, že jadrová energia je jedným z najekologickejších zdrojov elektriny, aj keď problém likvidácie vyhoreného paliva zostáva.
Zjavnou sa stala potreba reprodukcie (šľachtenia) jadrového paliva, t.j. výstavba rýchlych neutrónových reaktorov (množiteľov), zavedenie spracovania získaného paliva. Rozvoj tohto smeru mal vážne ekonomické stimuly a vyhliadky a uskutočnil sa v mnohých krajinách.
V ZSSR sa začali prvé experimentálne práce na priemyselnom využití rýchlych neutrónových reaktorov v r
1949 a od polovice 50. rokov sa začalo uvádzať do prevádzky sériu pilotných reaktorov BR-1, BR-5, BOR-60 (1969), v roku 1973 dvojúčelovú jadrovú elektráreň s reaktorom o výkone 350 MW. na výrobu elektriny a odsoľovanie morskej vody bol v roku 1980 spustený priemyselný reaktor BN-600 s výkonom 600 MW.
Rozsiahly rozvojový program v tejto oblasti bol realizovaný v Spojených štátoch amerických. V rokoch 1966-1972 Postavil sa experimentálny reaktor „Enrico Fermil“ a v roku 1980 bol uvedený do prevádzky najväčší výskumný reaktor na svete FFTF s výkonom 400 MW. V Nemecku začal prvý reaktor fungovať v roku 1974 a vysokovýkonný reaktor SNR-2, ktorý postavili, nebol nikdy uvedený do prevádzky. Vo Francúzsku bol v roku 1973 spustený reaktor Phenix s výkonom 250 MW a v roku 1986 Superphenix s výkonom 1242 MW. V roku 1977 Japonsko uviedlo do prevádzky experimentálny reaktor Joyo a v roku 1994 reaktor Monju s výkonom 280 MW.
V podmienkach ekologickej krízy, s ktorou svetové spoločenstvo vstúpilo do 21. storočia, môže jadrová energetika významne prispieť k zabezpečeniu spoľahlivého zásobovania energiou, zníženiu emisií skleníkových plynov a znečisťujúcich látok do životného prostredia.
Jadrová energetika najlepšie spĺňa princípy akceptované vo svete trvalo udržateľného rozvoja, ktorej jednou z najdôležitejších požiadaviek je dostupnosť dostatku palivových a energetických zdrojov pri ich dlhodobo stabilnej spotrebe.
V súlade s prognózami založenými na výpočtoch a modelovaní vývoja spoločnosti a svetovej ekonomiky v 21. storočí bude dominantná úloha elektroenergetiky pokračovať. Do roku 2030 sa podľa prognózy Medzinárodnej energetickej agentúry (IEA) produkcia elektriny vo svete viac ako zdvojnásobí a presiahne 30 biliónov. kWh a podľa prognóz Medzinárodnej agentúry pre atómovú energiu (MAAE) sa v kontexte „renesancie“ jadrovej energetiky jej podiel zvýši na 25 % svetovej produkcie elektriny a v priebehu nasledujúcich 15 rokov bude Vo svete sa postaví viac ako 100 nových reaktorov a výkon Jadrová elektráreň sa zvýši z 370 miliónov kW v roku 2006 na 679 miliónov kW v roku 2030.
V súčasnosti krajiny s vysokým podielom jadrovej energie na celkovom objeme vyrobenej elektriny aktívne rozvíjajú jadrovú energetiku, vrátane USA, Japonska, Južná Kórea, Fínsko. Francúzsko, ktoré preorientovalo elektroenergetický priemysel krajiny na jadrovú energiu a pokračovalo v jej rozvoji, úspešne vyriešilo energetický problém na mnoho desaťročí. Podiel jadrových elektrární na výrobe elektriny v tejto krajine dosahuje 80 %. Rozvojové krajiny s malým podielom výroby jadrovej energie rýchlo stavajú jadrové elektrárne. India tak oznámila svoj zámer postaviť jadrovú elektráreň s kapacitou 40 miliónov kW v dlhodobom horizonte a Čína - viac ako 100 miliónov kW.
Z 29 rozostavaných blokov JE v roku 2006 sa 15 nachádzalo v Ázii. Turecko, Egypt, Jordánsko, Čile, Thajsko, Vietnam, Azerbajdžan, Poľsko, Gruzínsko, Bielorusko a ďalšie krajiny plánujú po prvý raz uviesť do prevádzky jadrové elektrárne.
Ďalší rozvoj jadrovej energetiky plánuje Rusko, ktoré do roku 2030 počíta s výstavbou jadrových elektrární s výkonom 40 miliónov kW. Na Ukrajine sa v súlade s Energetickou stratégiou Ukrajiny na obdobie do roku 2030 plánuje zvýšiť výrobu jadrových elektrární na 219 miliárd kWh pri jej udržaní na úrovni 50 % celkového výkonu a zvýšiť kapacitu jadrových elektrární takmer dvojnásobne, čím sa dostane na 29,5 milióna kW s faktorom využitia inštalovaného výkonu (ICUF) 85 %, a to aj uvedením nových blokov do prevádzky s výkonom 1 – 1,5 milióna kW a predĺženie životnosti existujúcich blokov JE (v roku 2006 na Ukrajine bola kapacita jadrových elektrární 13,8 mil. kW pri výrobe 90,2 mld. kWh elektriny, čo je cca 48,7 % z celkovej výroby).
Pokračujúce práce v mnohých krajinách na ďalšom zlepšovaní tepelných a rýchlych neutrónových reaktorov umožnia ďalšie zlepšenie ich spoľahlivosti, ekonomickej efektívnosti a environmentálnej bezpečnosti. Zároveň má veľký význam medzinárodná spolupráca. Takže v budúcej implementácii medzinárodného projektu GT MSR (Gas Turbine Modular Solar-Cooled Reactor), ktorý sa vyznačuje vysoký stupeň bezpečnosť a konkurencieschopnosť, minimalizácia rádioaktívneho odpadu, účinnosť sa môže zvýšiť. až 50 %.
Široké využitie v budúcnosti dvojzložkovej štruktúry jadrovej energetiky, vrátane jadrových elektrární s tepelnými neutrónovými reaktormi a s rýchlymi neutrónovými reaktormi, ktoré reprodukujú jadrové palivo, zvýši efektívnosť využívania prírodného uránu a zníži úroveň akumulácie rádioaktívny odpad.
Treba poznamenať zásadnú úlohu pri rozvoji jadrovej energetiky jadrového palivového cyklu (NFC), ktorý je vlastne jeho systémotvorným faktorom. Je to spôsobené nasledujúcimi okolnosťami:
- Cyklus jadrového paliva musí byť vybavený všetkými potrebnými konštrukčnými, technologickými a konštrukčnými riešeniami pre bezpečnú a efektívnu prevádzku;
- NFC je podmienkou spoločenskej prijateľnosti a ekonomickej efektívnosti jadrovej energie a jej širokého využitia;
- Rozvoj jadrového palivového cyklu povedie k potrebe skĺbiť úlohy zabezpečenia požadovanej úrovne bezpečnosti jadrových elektrární vyrábajúcich elektrickú energiu a minimalizácie rizík spojených s výrobou jadrového paliva vrátane ťažby uránu, prepravy, spracovania vyhorené jadrové palivo (VJP) a ukladanie rádioaktívneho odpadu ( jeden systém bezpečnostné požiadavky);
- prudký nárast produkcie a využívania uránu (počiatočná fáza NFC) vedie k zvýšeniu rizika vstupu prírodných rádionuklidov s dlhou životnosťou do životného prostredia, čo si vyžaduje zvýšenie palivovej účinnosti, zníženie množstva odpadu. a uzavretie palivového cyklu.
Ekonomická efektívnosť prevádzky JE priamo závisí od palivového cyklu, vrátane skrátenia času na tankovanie, zvýšenia výkonnostné charakteristiky palivových kaziet (FA). Veľký význam má preto ďalší rozvoj a zlepšovanie jadrového palivového cyklu s vysokým faktorom využitia jadrového paliva a vytvorenie nízkoodpadového uzavretého palivového cyklu.
Energetická stratégia Ukrajiny zabezpečuje rozvoj národného palivového cyklu. Ťažba uránu by tak v roku 2030 mala vzrásť z 0,8 tis. ton na 6,4 tis. ton, ďalej sa bude rozvíjať domáca výroba zirkónu, zirkónových zliatin a komponentov do palivových kaziet a v budúcnosti aj vytvorenie uzavretého palivového cyklu. ako účasť na medzinárodnej spolupráci pri výrobe jadrového paliva. Ukrajinská korporátna účasť sa predpokladá pri vytváraní zariadení na výrobu palivových kaziet pre reaktory VVER a pri vytváraní Medzinárodné centrum pre obohacovanie uránu v Rusku, vstup Ukrajiny do Medzinárodnej banky jadrového paliva, ktorú navrhli USA.
Dostupnosť paliva pre jadrovú energiu má pre perspektívy jej rozvoja prvoradý význam. Súčasný dopyt po prírodnom uráne vo svete je asi 60 tisíc ton, s celkovými zásobami asi 16 miliónov ton.
V 21. storočí sa výrazne zvýši úloha jadrovej energetiky pri zabezpečovaní rastúcej výroby elektriny vo svete s využitím pokročilejších technológií. Jadrová energetika zatiaľ nemá z dlhodobého hľadiska vážneho konkurenta. Na realizáciu svojho vývoja vo veľkom meradle musí mať, ako už bolo uvedené, tieto vlastnosti: vysoká účinnosť, dotácia zdrojov, energetická redundancia, bezpečnosť, prijateľnosť vplyvu na životné prostredie. Prvé tri požiadavky možno splniť pomocou dvojzložkovej jadrovej energetickej štruktúry pozostávajúcej z tepelných a rýchlych reaktorov. Takouto štruktúrou je možné výrazne zvýšiť efektivitu využívania prírodného uránu, znížiť jeho produkciu a obmedziť hladinu radónu vstupujúceho do biosféry. Spôsoby, ako dosiahnuť požadovanú úroveň bezpečnosti a znížiť kapitálové náklady pre oba typy reaktorov, sú už známe, na ich realizáciu je potrebný čas a peniaze. V čase, keď si spoločnosť uvedomila potrebu ďalší vývoj jadrovej energetike sa technológia dvojzložkovej štruktúry skutočne pripraví, aj keď je potrebné ešte veľa urobiť v oblasti optimalizácie jadrových elektrární a štruktúry priemyslu, vrátane podnikov palivového cyklu.
Úroveň vplyvu na životné prostredie je daná najmä množstvom rádionuklidov v palivovom cykle (urán, plutónium) a v skladoch (Np, Am, Cm, štiepne produkty).
Riziko z vystavenia izotopom s krátkou životnosťou, ako sú 1 1 I a 9 0 Sr, l 7 Cs, možno znížiť na prijateľnú úroveň zlepšením bezpečnosti jadrových elektrární, skladovacích zariadení a podnikov palivového cyklu. Akceptovateľnosť takéhoto rizika sa dá preukázať v praxi. Je však ťažké dokázať a nie je možné preukázať spoľahlivosť pochovávania aktinoidov a štiepnych produktov s dlhou životnosťou počas miliónov rokov.
Bezpochyby nemožno odmietnuť hľadanie spôsobov spoľahlivého zneškodňovania rádioaktívnych odpadov, ale je potrebné rozvíjať možnosť využitia aktinoidov na výrobu energie, t.j. uzavretie palivového cyklu nielen pre urán a plutónium, ale aj pre aktinidy (Np, Am, Cm atď.). Transmutácia nebezpečných produktov štiepenia s dlhou životnosťou v systéme tepelných neutrónových reaktorov skomplikuje štruktúru jadrovej energie v dôsledku dodatočných technologických procesov na výrobu a spracovanie jadrového paliva alebo zvýšenie počtu typov jadrových elektrární. Zavedenie Np, Am, Cm, iných aktinoidov a štiepnych produktov do paliva reaktorov skomplikuje ich konštrukciu, vyžiada si vývoj nových druhov jadrového paliva a bude mať negatívny vplyv na bezpečnosť.
V tejto súvislosti sa uvažuje o možnosti vytvorenia trojzložkovej štruktúry jadrovej energetiky pozostávajúcej z tepelných a rýchlych reaktorov a reaktorov na spaľovanie Np, Am, Cm a iných aktinoidov a transmutáciu niektorých štiepnych produktov.
Najdôležitejším problémom je spracovanie a likvidácia rádioaktívneho odpadu, ktorý sa môže premeniť na jadrové palivo.
V prvej polovici 21. storočia bude musieť ľudstvo urobiť vedecký a technický prielom na ceste k vývoju nových druhov energie, vrátane elektronukleárnej energie pomocou urýchľovačov nabitých častíc a z dlhodobého hľadiska aj termonukleárnej energie, ktorá vyžaduje medzinárodnú spoluprácu.
JE Tianwan je najväčšia z hľadiska jednotkovej kapacity energetických blokov spomedzi všetkých jadrových elektrární, ktoré sa v súčasnosti stavajú v Číne. Jeho hlavný plán počíta s možnosťou výstavby štyroch energetických blokov s výkonom 1000 MW každý. Stanica sa nachádza medzi Pekingom a Šanghajom na pobreží Žltého mora. Stavebné práce na stránke začala v roku 1998. Prvý energetický blok JE s tlakovodným energetickým reaktorom VVER-1000/428 a turbínou K-1000-60/3000, spustený v máji 2006, bol uvedený do prevádzky 2. júna 2007 a druhý blok z toho istého typu bola uvedená do prevádzky 12.9.2007. V súčasnosti oba energetické bloky jadrovej elektrárne fungujú stabilne na 100 % výkonu a zásobujú elektrinou čínsku provinciu Jiangsu. Plánuje sa výstavba tretieho a štvrtého energetického bloku JE Tianwan.
